CN109357879B - 对转桨扇试验装置及系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及对转桨扇技术领域，提出一种对转桨扇试验装置，该对转桨扇试验装置包括：对转桨扇单元体、传动轴组以及动力组件。对转桨扇单元体能够设于一风洞内，包括与第一桨扇连接的第一旋转轴和与第二桨扇连接的第二旋转轴；传动轴组包括第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴通过第一锥形齿轮组与第一旋转轴传动连接，第二传动轴通过第二锥形齿轮组与第二旋转轴传动连接；动力组件能够设于风洞的外部，包括第一动力装置和第二动力装置，第一动力装置用于带动第一传动轴转动，第二动力装置带动第二传动轴转动。本公开可以将动力装置设置于风洞的外部，避免了动力装置对风洞内风流的干扰，从而提高了测试检测精度。

Description

对转桨扇试验装置及系统

技术领域

本公开涉及对转桨扇技术领域，尤其涉及一种对转桨扇试验装置及系统。

背景技术

对转桨扇发动机是一种未来发动机动力的发展方向，具有在高亚音速下仍具有高推进效率的发动机，目前国外进行了相对成熟的研究，而目前国内对桨扇的特性研究仍停留在较为初级阶段，主要原因是缺少一种能够在高速、低速风洞内试验的对转桨扇试验装置。

相关技术中，主要有三种形式的对转桨扇试验装置，一种是空气涡轮形式的对转桨扇试验装置，一种是电机式对转桨扇试验装置，最后一种对置式的对转桨扇试验装置。空气涡轮形式的对转桨扇试验装置是使用共轴对转式空气涡轮作为动力装置。电机式对转形式的对转桨扇试验装置使用一种共轴对转式电机为动力来源。对置式的对转桨扇试验装置实质还是单排试验装置，使用两台单排试验装置一台位于上游，一台位于下游，两台试验装置共轴的布置。

然而，相关技术中，空气涡轮形式的对转桨扇试验装置具有结构非常复杂、空气涡轮噪音大、气源要求高(用于驱动空气涡轮)、转速难以控制(需要精准控制高压空气的压力、流量等参数)、试验装置设计和加工成本非常高等缺点。电机式对转形式的对转桨扇试验装置的电机体积较大，电机的体积会影响风洞气流品质影响试验测量精度，且不便于移动到不同风洞内进行试验。对置式的对转桨扇试验装置由于一台动力装置位于气流的上游，会直接影响下游空气流动，试验测量精度较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

公开内容

本公开的目的在于提供一种对转桨扇试验装置及系统，进而至少在一定程度上克服相关技术中，对转桨扇试验装置检测精度低的技术问题。

根据本公开的一个方面，提供一种对转桨扇试验装置，用于对所述对转桨扇进行对转试验，所述对转桨扇包括第一桨扇和第二桨扇，所述对转桨扇试验装置包括：对转桨扇单元体、传动轴组、动力组件。对转桨扇单元体能够设于一风洞内，包括与所述第一桨扇连接的第一旋转轴和与所述第二桨扇连接的第二旋转轴；传动轴组包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过第一锥形齿轮组与所述第一旋转轴传动连接，所述第二传动轴通过第二锥形齿轮组与所述第二旋转轴传动连接；动力组件能够设于所述风洞的外部，包括第一动力装置和第二动力装置，所述第一动力装置用于带动所述第一传动轴转动，所述第二动力装置带动所述第二传动轴转动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二旋转轴沿所述第一旋转轴的轴线穿过所述第一旋转轴，且所述第一旋转轴的轴线与所述第二旋转的轴线共线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述对转桨扇单元体还包括机匣，第一旋转轴和所述第二旋转轴位于所述机匣内。

在本公开的一种示例性实施例中，该对转桨扇试验装置还包括支撑架。支撑架固定连接于所述机匣与所述动力组件之间，用于支撑所述第一传动轴和所述第二传动轴。

在本公开的一种示例性实施例中，所述机匣包括依次可拆卸连接的前机匣、第一传动机匣、支撑机匣、第二传动机匣以及尾部整流机匣；

所述第一传动机匣位于所述第一锥形齿轮组所在位置，所述第二传动机匣位于所述第二锥形齿轮组所在位置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述前机匣内设置有第一支撑座和第二支撑座，所述支撑机匣内设置有第三支撑座，所述第一旋转轴内设置有第四支撑座；

所述第一旋转轴通过两轴承支撑于所述第一支撑座和所述第二支撑座上；

所述第二旋转轴通过两轴承支撑于所述第三支撑座和第四支撑座上。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一支撑座位于所述第二支撑座远离所述第一传动机匣的一侧，所述第一支撑座为弹性支撑座。

在本公开的一种示例性实施例中，所述对转桨扇单元体还包括整流帽罩，所述整流帽罩固定安装于所述第二旋转轴上，且位于所述前机匣远离所述第一传动机匣的一侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述支撑架部分位于所述风洞内，所述支撑架外包裹有蒙皮，所述蒙皮的迎风面为光滑弧面。

本示例性实施例还提供一种对转桨扇试验系统，该系统包括上述的对转桨扇试验装置以及风洞，所述对转桨扇试验装置的动力组件位于所述风洞的外部。

本发明提出一种对转桨扇试验装置及系统，该对转桨扇试验装置通过传动轴组和锥形齿轮组改变了动力组件的传动方式，从而实现了将动力组件设置于风洞的外部。一方面，本公开提供的对转桨扇试验装置可以避免了动力装置对风洞内风流的干扰，从而提高试验精度；另一方面，动力组件设置于风洞外部，该对转桨扇试验装置对风洞的大小没有限定要求，该对转桨扇试验装置可以适用于各种风洞，且移动方面。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例的结构示意图；

图2为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中对转桨扇单元体的结构示意图；

图3为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中支撑架的侧视图；

图4为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中支撑架的俯视图；

图5为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中动力组件的结构示意图；

图6为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中传动轴的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本示例性实施例首先提供一种对转桨扇试验装置，该对转桨扇试验装置用于对所述对转桨扇进行对转试验，如图1、2所示，图1为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例的结构示意图，图2为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中对转桨扇单元体的结构示意图。所述对转桨扇包括第一桨扇11和第二桨扇12，所述对转桨扇试验装置包括：对转桨扇单元体、传动轴组、动力组件。对转桨扇单元体能够设于一风洞100内，包括与所述第一桨扇11连接的第一旋转轴21和与所述第二桨扇12连接的第二旋转轴22；传动轴组包括第一传动轴31和第二传动轴32，所述第一传动轴31通过第一锥形齿轮组51与所述第一旋转轴21传动连接，所述第二传动轴32通过第二锥形齿轮组52与所述第二旋转轴22传动连接；动力组件能够设于所述风洞100的外部，包括第一动力装置41和第二动力装置42，所述第一动力装置41用于带动所述第一传动轴31转动，所述第二动力装置42用于带动所述第二传动轴32转动。

本示例性实施例中，如图1所示，风洞内风向如箭头所示。第一桨扇11和第二桨扇12可以分别可拆卸连接于第一旋转轴21和第二旋转轴22上。第一动力装置41带动第一传动轴31转动时，第一旋转轴可以带动第一桨扇11旋转；第二动力装置42带动第二传动轴32转动时，第二旋转轴可以带动第二桨扇12旋转。

本示例性实施例提出一种对转桨扇试验装置及系统，该对转桨扇试验装置通过传动轴组和锥形齿轮组改变了动力组件的传动方式，从而实现了将动力组件设置于风洞的外部。一方面，本公开提供的对转桨扇试验装置可以避免了动力装置对风洞内风流的干扰，从而提高试验精度；另一方面，动力组件设置于风洞外部，该对转桨扇试验装置对风洞的大小没有限定要求，该对转桨扇试验装置可以适用于各种风洞，且移动方面。

本示例性实施例中，动力组件中的第一动力装置和第二动力装置可以选择为单轴输出式电机。单轴输出式电机体积较小，输出轴转速控制精度高，且成本低廉。应该理解的是，其他示例性实施例中，动力装置还可以为其他动力装置，例如空气涡轮等。

本示例性实施例中，第一锥形齿轮组和第二锥形齿轮组均包括相啮合两个锥形齿轮，其中，一种锥形齿轮与传动轴连接，另一锥形齿轮与旋转轴连接。本示例性实施例中，传动轴和旋转轴之间的夹角可以为90°，应该理解的是，在其他示例性实施例中，传动轴和旋转轴之间的夹角可以为为其他的角度。

本示例性实施例中，如图1、2所示，所述对转桨扇单元体还可以包括机匣23，第一旋转轴21和所述第二旋转轴22位于所述机匣23内。其中，所述机匣23可以包括依次可拆卸连接的前机匣231、第一传动机匣232、支撑机匣233、第二传动机匣234以及尾部整流机匣235；所述第一传动机匣232可以位于所述第一锥形齿轮组51所在位置，所述第二传动机匣234可以位于所述第二锥形齿轮组52所在位置。将机匣23设置成多个可拆分结构可以便于对机匣内部的元件进行检修。例如，需要对第一锥形齿轮组51进行检修时，只需要对第一传动机匣232进行拆卸；需要对第二锥形齿轮组52进行检修时，只需要对第二传动机匣234进行拆卸。尾部整流机匣235的背风面为光滑收缩的弧面，从而可以保证气流流动平缓。应该理解的是，在其他示例性实施例中，机匣还可以有更多的结构可以选择，例如机匣可以为一体结构，这些都属于本公开的保护范围。

本示例性实施例中，如图2所示，第一旋转轴21和所述第二旋转轴22可旋转支撑于所述机匣23内的一种可选结构可以是，所述前机匣231内可以设置有第一支撑座61和第二支撑座62，所述支撑机匣233内可以设置有第三支撑座63，所述第一旋转轴21内可以设置有第四支撑座64；所述第一旋转轴21可以通过两轴承支撑于所述第一支撑座61和所述第二支撑座62上；所述第二旋转轴22可以通过两轴承支撑于所述第三支撑座63和第四支撑座64上。该设置可以实现第一旋转轴21和所述第二旋转轴22可旋转支撑于机匣23内。应该理解的是，在其他示例性实施例中，第一旋转轴21和所述第二旋转轴22可旋转支撑于所述机匣23内还有更多的结构可供选择，这些都属于本公开的保护范围。

本示例性实施例中，所述第一支撑座61位于所述第二支撑座62远离所述第一传动机匣232的一侧，所述第一支撑座可以为弹性支撑座。该弹性支撑座对第一旋转轴和第二旋转轴具有减震作用。此外，该弹性支撑座的刚度会影响第一旋转轴和第二旋转轴的临界转速。本示例性实施例可以通过设置合适刚度的该弹性支撑座调节第一旋转轴和第二旋转轴的临界转速，从而使得该弹性支撑座在满足第一旋转轴和第二旋转轴临界转速的前提下实现减震作用。本示例性实施例中，第二支撑座62靠近第一锥形齿轮组51设置，第三支撑座靠63靠近第二锥形齿轮组52设置，为保证第一锥形齿轮组和第二锥形齿轮组中两锥形齿轮间的啮合度，第二支撑座62和第三支撑座可以选择为刚性支撑座。

本示例性实施例中，如图1所示，该对转桨扇试验装置还可以包括支撑架7。如图3所示，为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中支撑架的侧视图。支撑架7可以固定连接于所述机匣23与所述动力组件4之间，用于支撑第一传动轴31和述第二传动轴32。其中，动力组件4还可以包括主体框架43，第一动力装置41和第二动力装置42固定设置于所述主体框架43内。支撑架7的一端可以与主体框架43固定连接，支撑架7的另一端可以与机匣23固定连接。

本示例性实施例中，如图3、4所示，图4为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中支撑架的俯视图。支撑架7的一种形成方式可以是，支撑架7包括上端板73、下端板74、位于上端板和下端板之间的四块肋板75，第一支撑管71和第二支撑管72。第一支撑管71和第二支撑管72可以垂直焊接于上端板73、下端板74、四块肋板75上，从而将上端板73、下端板74、四块肋板75固定为一框架结构。支撑第一传动轴31和述第二传动轴32可以固定于该框架结构内。其中，由于所述支撑架部分位于所述风洞内，为保证气流顺畅流动，如图4所示，所述支撑架的迎风面可以设置为光滑弧面结构，所述支撑架外可以包裹有蒙皮76，相应的，所述蒙皮76的迎风面即也为光滑弧面。该设置可以减小支撑架对风洞内风速的影响。光滑弧面可以为飞机的机翼形状。

本示例性实施例中，如图5所示，为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中动力组件的结构示意图。动力组件的一种实现方式可以是，主体框架43可以包括上连接板431、下连接432，多个竖向连接杆433，多个竖向连接杆433将上连接板431、下连接432焊接成一框体结构。第一动力装置41和第二动力装置42可以设置于框体结构内。其中，第一动力装置41和第二动力装置42可以通过辅助安装板434固定在框体结构内。

本示例性实施例中，如图1、5、6所示，图6为本公开对转桨扇试验装置一种示例性实施例中传动轴的结构示意图。第一传动轴的两侧分别通过膜片联轴器8与第一动力装置、第一旋转轴21连接，第二传动轴的两侧分别通过膜片联轴器8与第二动力装置、第二旋转轴22连接。膜片联轴器可以补偿轴系同心度，从而保证动力传输平稳。该膜片联轴器8可以包括两轴套81和一膜片。两轴套可以分别设置于待连接的两轴之间，膜片位于两轴套之间。如图6所示，第一传动轴和第二传动轴两端均分别设置有轴套81。如图5所述，第一动力装置和第二动力装置的输出轴也分别设置有轴套81。

本示例性实施例中，如图1、2所示，所述第二旋转轴22可以沿所述第一旋转轴21的轴线穿过所述第一旋转轴21，且所述第一旋转轴21的轴线与所述第二旋转11的轴线共线。该设置可以减小对转桨扇单元体的体积。应该理解的是，在其他示例性实施例中，第一旋转轴21和第二旋转轴22还可以以其他形式共轴线设置，例如，第一旋转轴和第二旋转轴相邻设置，这些都属于本公开的保护范围。

本示例性实施例中，如图1、2所示，所述对转桨扇单元体还可以包括整流帽罩9，所述整流帽罩9可以固定安装于所述第二旋转轴22上，且位于所述前机匣远离所述第一传动机匣的一侧。整流帽罩9可以位于对转桨扇单元体的迎风侧，整流帽罩9的迎风面可以为光滑弧面，用于保证气流流动平缓。

本示例性示例性还提供一种对转桨扇试验系统，该系统包括上述的对转桨扇试验装置以及风洞，所述对转桨扇试验装置的动力组件位于所述风洞的外部。

本示例性实施例中，对转桨扇试验系统与上述对转桨扇试验装置具有相同的技术特征和工作原理，上述内容已经做出详细说明，此处不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

Claims (7)

1.一种对转桨扇试验装置，用于对所述对转桨扇进行对转试验，所述对转桨扇包括第一桨扇和第二桨扇，其特征在于，所述对转桨扇试验装置包括：

对转桨扇单元体，能够设于一风洞内，包括与所述第一桨扇连接的第一旋转轴和与所述第二桨扇连接的第二旋转轴；

传动轴组，包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过第一锥形齿轮组与所述第一旋转轴传动连接，所述第二传动轴通过第二锥形齿轮组与所述第二旋转轴传动连接；

动力组件，能够设于所述风洞的外部，包括第一动力装置和第二动力装置，所述第一动力装置用于带动所述第一传动轴转动，所述第二动力装置用于带动所述第二传动轴转动；

所述对转桨扇单元体还包括机匣，第一旋转轴和所述第二旋转轴位于所述机匣内；

所述机匣包括依次可拆卸连接的前机匣、第一传动机匣、支撑机匣、第二传动机匣以及尾部整流机匣；

所述第一传动机匣位于所述第一锥形齿轮组所在位置，所述第二传动机匣位于所述第二锥形齿轮组所在位置；

所述前机匣内设置有第一支撑座和第二支撑座，所述支撑机匣内设置有第三支撑座，所述第一旋转轴内设置有第四支撑座；

所述第一旋转轴通过两轴承支撑于所述第一支撑座和所述第二支撑座上；

所述第二旋转轴通过两轴承支撑于所述第三支撑座和第四支撑座上。

2.根据权利要求1所述的对转桨扇试验装置，其特征在于，所述第二旋转轴沿所述第一旋转轴的轴线穿过所述第一旋转轴，且所述第一旋转轴的轴线与所述第二旋转的轴线共线。

3.根据权利要求1所述的对转桨扇试验装置，其特征在于，还包括：

支撑架，固定连接于所述机匣与所述动力组件之间，用于支撑所述第一传动轴和所述第二传动轴。

4.根据权利要求1所述的对转桨扇试验装置，其特征在于，所述第一支撑座位于所述第二支撑座远离所述第一传动机匣的一侧，所述第一支撑座为弹性支撑座。

5.根据权利要求1所述的对转桨扇试验装置，其特征在于，所述对转桨扇单元体还包括整流帽罩，所述整流帽罩固定安装于所述第二旋转轴上，且位于所述前机匣远离所述第一传动机匣的一侧。

6.根据权利要求3所述的对转桨扇试验装置，其特征在于，所述支撑架部分位于所述风洞内，所述支撑架外包裹有蒙皮，所述蒙皮的迎风面为光滑弧面。

7.一种对转桨扇试验系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的对转桨扇试验装置以及风洞，所述对转桨扇试验装置的动力组件位于所述风洞的外部。

Images